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不锈钢材料的硬度测试

Date: 2017-04-14

不锈钢材料的硬度通常意味着抗压痕。 本文将介绍不锈钢材料硬度测试方法。

不锈钢布氏硬度试验

Brinell测试是由瑞典研究员在20世纪初设计的。 测试包括使用标准载荷将硬化钢球压头压入样品表面。 选择直径/负载比以提供可接受的直径的印模。 球的直径可以为10,5或1mm,负载可能为3000,750或30kgf,负载P与直径D有关,P与P / D 2的关系 ,并且该比率已经被标准化为不同的金属以便测试结果准确可重复。 对于不锈钢,比例为30:1 – 例如,在3000kgf负载下可以使用10mm球,或者使用30kgf负载的1mm球。 铝合金的比例为5:1。 负载施加固定的时间长度,通常为30秒。 当压头缩回时,使用具有校准刻度的显微镜测量印模d 1和d 2的两个直径,然后平均。

通过将负载除以印模的表面积来找到布氏硬度值(BHN)。 可以进行一些繁琐的计算,以确定硬度值,但是通常可以直接参考可以直接读取布氏硬度值的一组标准表,而且更简单。

Brinell测试通常用于体积金属硬度测量 – 优点大于维氏测试,因为它可以平衡任何局部异质性,并且受到表面粗糙度的影响较小。 然而,由于球直径大,所以测试不能用于确定维氏试验优选的焊接接头的硬度变化。 超过450BHN的非常硬的金属也可能导致球变形,导致读数不准确。 为了克服这个限制,使用碳化钨球代替硬化钢球,但是这种压头也具有600BHN的硬度极限。

布氏硬度试验原理图:

布氏硬度试验原理图

不锈钢维氏硬度试验

维氏硬度测试的工作原理与布氏试验相似,主要区别在于使用方形金字塔形金刚石压头而不是淬硬钢球。 此外,与布氏试验不同,印模的深度不会影响读数的准确性,因此P / D 2比值不重要。 金刚石在高负载下不变形,因此在非常硬的材料上的结果更可靠。 负载可能在1到120kgf之间,施加10到15秒。

维氏硬度试验的基本操作原理是载荷通过一个简单的加重杆施加在压头上。 在较旧的机器中,使用充满油的仪表盘作为定时机构 – 在更现代化的设备上,这是通过电子方式完成的。

与布氏测试一样,通过参考一组表将对角线测量值转换为硬度值。 硬度可以报告为维氏硬度值(VHN),金刚石金字塔数(DPN)或最常见的Hv xx ,其中’xx’表示测试期间使用的载荷。

如前所述,维氏压痕小于布林尔印象,因此可以测试更小的区域,使得可以通过焊接接头进行测量,包括单独运行和热影响区域。 小的印象也意味着表面必须平坦且垂直于压头,并且应该具有优于300粒度的光洁度。

硬度测试的准确性

有很多因素会影响硬度测试的准确性。 其中一些如平面度和表面光洁度已经在上面已经提到过,但是值得重新强调的是平面度最重要的点 – 大约±1°的最大角度被认为是可以接受的。

为了达到所需的平面度公差和表面光洁度,可能需要磨削或加工。 必须使用正确的负载,为达到此目的,在装载系统中不得有摩擦,否则印象会比预期的小 – 所以机器的定期维护和校准是必不可少的。 压痕的条件是至关重要的 – 维氏钻石不会因使用而恶化,除非由于笨拙的处理而损坏或松动,否则Brinell球会变形,并会导致不准确的读数。 如果大部分工作在硬质材料上,这种恶化将会加速。 施加负载的时间长度很重要,必须进行控制。

样品尺寸很重要 – 如果试件太薄,样品台的硬度将影响结果。 根据经验,样本厚度应为布氏试验印象深度的十倍,维氏对角线的两倍。 类似地,如果印模太靠近样品边缘,则会记录低硬度值 – 通常印象应该是任何自由边缘的印模直径的4至5倍。 在圆柱形表面(如管道和管道)上执行硬度测试,曲率半径将影响压痕形状,并可能导致错误。 可能需要应用校正因子 – 这在ISO规范ISO 6507第1部分中有所涵盖。

样品台应坚固支撑,必须处于良好状态 – 样品下方的毛刺或凸起边缘会读数低。 必须避免冲击载荷。 当将工作台放置到位时,将压头压入样品表面非常容易。 这可能使设备变形并损坏压头。 操作人员培训至关重要,如果硬度休息结果要准确可重复,则定期进行验证或校准至关重要。

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